JP3673731B2 - 露光装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用される露光装置に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラフィ工程において半導体ウェハ用の単結晶基板をステップ・アンド・スキャン投影方式によって露光する露光装置に好適である。
【０００２】
ここで、「ステップ・アンド・スキャン投影方式」は、マスク又はレチクル（なお、特に断らない限り、本出願では「マスク」はこれらを総括するものとする。）に対してウェハを連続的にスキャンさせてマスクのパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動させて、次のショットの露光領域に移動させる投影露光法である。
【０００３】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００４】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、一般に、レーザーなどの光源とレチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）を照明する照明光学系とを含む照明装置と、マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有する。照明光学系においては、均一な照明領域を得るためにレーザーからの光束を、例えばハエの目レンズなどのオプティカルインテグレータに導入し、オプティカルインテグレータの射出面又はその近傍で形成される複数の光源を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面を照明している。より詳細には、図９を参照するに、オプティカルインテグレータ１３０Ａは集光レンズ１４０Ａを介して走査中の露光領域制限用のマスキングブレード１５０Ａを均一に照明する。そして、マスキングブレード１６０Ａを通過した光束は、図示しない結像レンズを通った後マスクの照射面を照明する。ここで、図９は、従来の照明装置１００Ａの一部を示す拡大側面図である。このような構成において、ウェハの露光面とマスクのパターン面及びマスキングブレード１６０Ａの配置される面は共役な関係になっている。
【０００５】
かかる露光装置において、ウェハ等に転写されるパターンの像質は照明性能、例えば、マスク面やウェハ面での照度分布に大きく影響する。このため、高品位な半導体ウェハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドを提供するためには照明装置において高精度な光量制御（即ち、照度制御）が必要となる。このような光量制御には、集光レンズ１４０Ａ以降の集光光束を光分岐部材（ビームスプリッタハーフミラー）１５０Ａなどで分割させセンサ１８２Ａを介してこれを受光することで、照明領域の光量の変動が所定範囲内になるように光源の光量（即ち、レーザーの出力）をフィードバック制御している。かかる照明装置おいて、センサ１８２Ａの受光面はマスクのパターン面と等価な位置で露光光の照度を検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近の照明装置ではハーフミラーを介した光束の強度分布に偏りを発生させ、有効光源に歪みを生じさせ、かかる照明装置を使用する露光装置は、ウェハ面上における像性能を劣化させ、高品位なデバイスを提供できないという問題があることが分かった。
【０００７】
図９に示すように、ハーフミラー１５０Ａは、反射光束を受光する受光素子１８２が露光光の妨げとなることのないよう光軸ＯＡに垂直な面に対してある程度傾けて配置させている。よって、ハーフミラー１５０Ａの入射面に入射する集光光束のうち、ハーフミラーに対する入射角に最も差が生じるのは、最大開口を示す光線Ｌ１及びＬ２（以下、本出願において光線Ｌ１及びＬ２を最大開口光線の上線Ｌ１及び下線Ｌ２と定義する。）であることが理解される。
【０００８】
ここで、ハーフミラー１５０Ａの材質を石英（波長１９３ｎｍに対する屈折率は１．５６）として、光入射面を無コート状態にしてあれば、このハーフミラー１５０Ａの分光反射率の角度依存特性は、図１０に示すようになる。ここで、図１０は、図９に示すハーフミラー１５０Ａの入射面の分光反射率を示した図である。よって、ハーフミラー１５０Ａの入射面を光軸ＯＡに垂直な面に対して、前後の光学系の開口数（ＮＡ）を考慮した最適な傾角で設定しなければ、ハーフミラー１５０Ａからの反射光束の強度分布の偏りを発生させてしまう。それはすなわち、ハーフミラー１５０Ａからの透過光束の強度分布の偏りを発生させ、有効光源の歪みの原因となり、最終的には露光光束のウェハ面上における像性能の劣化の要因となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、照明光路中に光分岐部材を導入しても、照明光の強度分布の偏りを小さくしたり抑えたりすることができる露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成する為に、本発明の露光装置は、光源から射出された光束を所定の平面に集光する集光光学系と、前記所定の平面からの光束を前記レチクル又はマスクに所定の倍率で結像する結像光学系と、前記レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記集光光学系と前記所定の平面との間に設けられ、前記光束の一部を分岐させる光分岐部材と有する露光装置であって、前記光分岐部材の前記分岐のための面と光軸に関し垂直な面との成す角度θ、前記結像光学系の結像倍率Ｂ、当該結像光学系の光出射側における最大開口数ＮＡ２が、１８．３°≦θ≦３６．４°、１．０≦｜Ｂ｜≦２．５、０．１６≦ＮＡ２≦０．２３なる式を満足する。かかる露光装置によれば、光分岐部材に入射する光束のうち最大開口光線の上線及び下線の光分岐部材に対する入射角度差が小さい。よって、かかる光分岐部材を透過した透過光束に関する強度分布の偏りを小さくしたり抑えたりすることができる。また、かかる露光装置は、前記投影光学系の光射出側における最大開口数ＮＡ３が、０．７４≦ＮＡ３≦０．９なる式を更に満足する。
【００１１】
前記露光装置は、前記分岐光束の光量を検出する検出器と、当該検出器の検出結果に基づき前記光源の光量を制御する制御部とを更に有する。かかる露光装置は、被照明領域を照明する光束の光量を検出可能であり、かかる照明領域における照度が所定の範囲内となるように光源の光量をフィードバック制御することができる。前記光分岐部材は入射光を反射することにより前記分岐光束を生成し、当該光分岐部材の前記入射光束を反射する反射面は無コートである。かかる光分岐部材によれば、特に製造コストを上げることなく、反射面として必要なレベルの反射率を確保することができる。
【００１２】
更に、本発明の別の側面としての露光方法は、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の露光装置の前記光分岐部材が光軸に関し垂直な面となす角を前記角度θの範囲内で調節するステップと、前記露光装置を用いて前記レチクル又はマスクを照明するステップとを有する。また、前記露光方法は、前記光分岐部材により分岐された光束の光量を検出するステップと、前記検出ステップにより検出された結果に基づき前記光源の光量を制御するステップとを更に有する。かかる露光方法は、上述した露光装置を使用した露光方法であって、上述した装置と同様の作用を奏する。
【００１３】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１４】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置１及び照明装置１００について説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材を表している。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１及びその一部である照明装置１００の概略構成図である。図２は、図１に示す照明装置１００の光分岐部材１５０近傍を示した一部拡大側面図である。
【００１６】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１００と、マスク２００と、投影光学系３００と、図示しない制御装置とを有する。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン投影露光方式でマスク２００に形成されたパターンをプレートＷ上に露光する走査型投影露光装置である。
【００１７】
本発明において、照明装置１００は、光源部と、照明光学系と、光量制御装置１８０とを有し、転写用パターンが形成されたマスク２００を照明する。
【００１８】
光源部はレーザー１１０とビーム成形系１２０とを有し、照明光学系を照明する光源である。
【００１９】
レーザー１１０は照明光を発光する光源で、本実施例では、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーであるが、波長約２４８ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー等に置換されても良い。また、光源は、例えば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
【００２０】
ビーム整形系１２０は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー１１０からの平行光の断面形状の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。
【００２１】
また、図１には示されていないが、光源部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、公開特許平成３年第２１５９３０号公報の図１に開示されているような、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例えば、Ｐ偏光とＳ偏光）に分岐した後で、光学部材を介して一方の光束を他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系を少なくとも一つ備える光学系を用いることができる。
【００２２】
照明光学系は、レーザー１１０より出射された光束を利用してマスク２００を照明する光学系であり、本実施例では、オプティカルインテグレータ１３０、集光レンズ１４０、光分岐部材（ハーフミラー）１５０、マスキングブレード１６０、結像レンズ１７０とを有する。なお、図１には図示されないが、光源部とオプティカルインテグレータ１３０の間に、集光光学系を設けてもよい。集光光学系は、まず、必要な折り曲げミラーやレンズ等を含み、それを通過した光束をオプティカルインテグレータ１３０に効率よく導入する。例えば、集光光学系は、ビーム成形系１２０の出射面と後述するハエの目レンズとして構成されたオプティカルインテグレータ１３０の入射面とが光学的に物体面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係（かかる関係を本出願ではフーリエ変換の関係と呼ぶ場合がある）になるように配置されたコンデンサーレンズを含み、それを通過した光束の主光線をオプティカルインテグレータ１３０の中心及び周辺のどのレンズ素子に対しても平行に維持する。
【００２３】
オプティカルインテグレータ１３０は、マスク２００に照明される照明光を均一化し、例えば、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成される。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とは光学的に物体面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係であり、出射面又はその近傍に複数の点光源（有効光源）を形成する。
【００２４】
ハエの目レンズは互いの焦点位置がそれと異なるもう一方の面にある図示しないレンズ（レンズ素子）を複数個並べたものである。また、ハエの目レンズを構成する各レンズ素子の断面形状は、各レンズ素子のレンズ面が球面である場合、照明装置の照明領域と略相似である方が照明光の利用効率が高い。これは、ハエの目レンズと照明領域が瞳と像の関係であるからである。
【００２５】
本発明で適用可能なオプティカルインテグレータ１３０はハエの目レンズに限定されず、例えば、各組を構成するシリンドリカルレンズの母線が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイであってもよい。また、ハエの目レンズは光学ロッドに置換される場合もある。光学ロッドは、入射面で不均一であった照度分布を出射面で均一にし、ロッド軸と垂直な断面形状が照明領域とほぼ同一な縦横比を有する矩形断面を有する。なお、光学ロッドはロッド軸と垂直な断面形状にパワーがあると出射面での照度が均一にならないので、そのロッド軸に垂直な断面形状は直線のみで形成される多角形である。その他、ハエの目レンズは、拡散作用をもった回折素子に置換されてもよい。
【００２６】
なお、オプティカルインテグレータ１３０の出射面の直後には、形状及び径を可変とする開口絞り（σ絞り）を設けてもよい。開口絞りは、例えば、円形の開口を有する。選択的に、開口絞りは、例えば、輪帯形状の開口絞りとして構成されてもよいし、４重極形状の開口絞りとして構成されてもよい。かかる開口絞りはマスク２００のパターンを露光する際、限界解像近傍での焦点深度を増加させる変形照明（又は斜入射照明）として効果的である。なお、開口絞りは図示しない制御機構（例えば、露光装置１の図示しない制御装置）に接続され、照明条件に応じ上述した開口径並びに形状を変更可能に構成されることが好ましい。
【００２７】
集光レンズ１４０は、例えば、コンデンサーレンズであって、ハエの目レンズ１３０の出射面近傍で形成された有効光源をできるだけ多く集めてマスキングブレード１６０上で重畳的に重ね合わせマスキングブレード１６０をケーラー照明する。
【００２８】
光分岐部材１５０は反射光束を光量制御装置１８０のセンサ１８２に導入する。光分岐部材１５０は、例えば、ハーフミラー（以下、両者を交換可能に使用する）であって、光軸ＯＡに垂直な面Ａから光源側に所定の角度θで傾けられ配置されている。本発明のハーフミラー１５０は、入射面１５２への入射光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差を出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２がなす角度θを極力小さくしている。より特定的には、ハーフミラー１５０は角度θが１８．３°≦θ≦３６．４°を満たすことを特徴としている。なお、ハーフミラー１５０を配置する角度θは後述する各実施例においてより詳細に理解されるであろう。
【００２９】
ハーフミラー１５０は部材の厚みを考慮すると、典型的に、入射面１５２と、当該入射面１５２と部材の厚みを介し対抗する裏面１５４とを有する。本実施形態において入射面１５２は無コートで、裏面１５４には一般的な反射防止膜が施されている。図３を参照するに、一般的な反射防止膜は裏面１５４の法線に対する光線入射角が０°から６０数°までにわたって反射率が低く、特に０°から４０数°の範囲に渡ってきわめて反射率が低い。ここで、図３は、ハーフミラー１５０の裏面１５４における分光反射率の角度依存特性を示す図である。従って、一般的な反射防止膜はあくまでも反射防止の目的で使用できるが、照度検出のために裏面１５４を反射面として用いるには相応しくない。そこで、本実施形態における入射面１５２には、特に製造コストを上げることなく、照度検出用反射面として必要なレベルの反射率を確保できるようにするために、入射面１５２を無コート状態にしている。
【００３０】
なお、ハーフミラー１５０は、当業界周知のいかなる技術をも適用可能でありここでの詳細な説明は省略する。また、ハーフミラー１５０は手動で上述した角度θを調節するものとしてもよいが、図示しない駆動装置に接続され照明条件及び露光装置１の構成に応じて角度θを調節可能とする構成であってもよい。かかる構成において、駆動装置は、例えば、露光装置１の図示しない制御装置に制御されてハーフミラー１５０の所定の角度θを調節することができる。
【００３１】
マスキングブレード１６０は被照射面であるマスク２００（更には、プレートＷ）面上の露光範囲を制限している。マスキングブレード１６０は、例えば、４枚の可動な遮光板から成り略矩形の開口を形成することで、矩形の照明領域を形成する。ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、一般的に、かかる照明領域の短手方向が走査方向と一致するように構成されている。
【００３２】
結像レンズ１７０は、例えば、コンデンサーレンズであって、マスキングブレード１６０の開口形状を被照射面であるマスク２００上に所定の結像倍率で結像している。
【００３３】
光量制御装置１８０はハーフミラー１５０で反射された光束の光量を検出し、かかる検出結果を基にレーザー１１０の出力を制御する。光量制御装置１８０は、典型的に、センサ１８２と、制御部１８６とを有する。センサ１８２及び制御部１８６は電気的に接続されると共に、制御部１８６はレーザー１１０とも電気的に接続されている。
【００３４】
センサ１８２は光量を検出する検出器である。センサ１８２はハーフミラー１５０によって反射された光束の集光点Ｐに図示しない検出面が位置するように配置されている。上述したように、センサ１８２は制御部１８６と電気的に接続されており、検出面に入射した光束の光量はデジタル信号に変換され、かかるデジタル信号は制御部１８６に出力される。なお、センサ１８２は当該周知のいかなる構成のセンサをも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。なお、図１に示すように、センサ１８２は、センサ１８２と制御部１８６の間に、増幅器１８４をそなえてもよい。かかる構成において、センサ１８２から出力された信号は増幅され制御部１８６に出力されるため、微小な光量の変化でさえ効果的に信号を出力することができる。
【００３５】
制御部１８６は、典型的に、ＣＰＵとメモリを有し、センサ１８２の検出結果を基にレーザー１１０の出力を制御し、適切となるように変更する。なお、光量制御装置１８０の制御部１８６は、後述する露光装置１の図示しない制御装置にその機能を代替されてもよく、かかる構成において光量制御装置１８０の制御部１８６は省略可能である。
【００３６】
ＣＰＵはＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。また、メモリはＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、検出された光量に対応するレーザーの出力を決定するファームウェアを格納する。なお、上述した機能を達成可能であるならば、光量制御装置１８０の制御部の構成はかかる記述に限定されるものではない。当然、当業者が想達可能ないかなる技術も適用可能である。
【００３７】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレートＷ上に投影される。プレートＷは、被処理体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレートＷとは光学的に共役の関係に配置される。本実施形態の露光装置１はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク２００とプレートＷを走査することによりマスク２００のパターンをプレートＷ上に転写する。
【００３８】
マスクステージは、マスク２００を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、光軸と直交する方向にマスクステージを駆動することでマスク２００を移動することができる。露光装置１は、マスク２００とプレートＷを図示しない制御装置によって同期した状態で走査する。
【００３９】
投影光学系３００は、マスク２００に形成されたパターンを経た光束をプレートＷ上に結像する。投影光学系３００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ数）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００４０】
プレートＷは、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。プレートＷにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４１】
プレートＷは図示しないウェハステージに支持される。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用して光軸と直交する方向にプレートＷを移動する。マスク２００とプレートＷは、例えば、同期して走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４２】
更に、ウェハステージはプレートＷを焦点深度の範囲内で光軸方向に移動させ、プレート４００の結像位置を調節する。露光装置１は、光軸方向において異なる位置に配置されたプレートＷに対して露光を複数回行うことにより、焦点深度内における結像性能のばらつきをなくすことができる。かかる機能は、光軸方向に伸びる図示しないラックと、ウェハステージに接続されてラック上を移動可能な図示しないピニオンと、ピニオンを回転させる手段など、当業界で周知のいかなる技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４３】
図示しない制御装置は、典型的に、ＣＰＵとメモリを有し、露光装置１を制御する。制御装置は、照明装置１００、図示しないマスクステージ、図示しないウェハステージと電気的に接続されている。本実施例において、制御装置は照明装置１００、マスクステージ、ウェハステージを露光に対応して、それぞれ適切となるように変更及び移動する。ＣＰＵはＭＰＵなど名前の如何を問わず、いかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。また、メモリはＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。なお、上述した機能を達成可能であるならば、露光装置の制御装置の構成はかかる記述に限定されるものではない。当然、当業者が想達可能ないかなる技術も適用可能である。
【００４４】
【実施例】
【実施例１】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第１の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．１８５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−１．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００４５】
本実施例は、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００４６】
図２において、ハーフミラー１５０の入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から集光レンズ１４０の集光点位置までの距離をＬ、マスキングブレード１６０の走査方向（即ち、開口の短手方向）のスリット幅をＤ、集光レンズ１４０の最大開口光線と光軸ＯＡとの成す角をα、入射面１５２が光軸ＯＡに垂直な面との成す角度をβとして、入射面１５２からの反射光の集光点Ｐが、最軸外の最大開口光線上に位置している。かかる条件において、以下に示す数式１が成り立つ。
【００４７】
【数１】
【００４８】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを３２．０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝３２．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１５．３°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２０．３°にすればよいこととなる。
【００４９】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１０．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、３１．０°、−９．５°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図４に示す。図４を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分（図中、ＲＳで表示）とＰ偏光成分（図中、ＲＰで表示）の平均値差ΔＲＭで表せば０．２％になる。
【００５０】
マスキングブレード１６０のスリットをスキャンさせる時の、速度と照度ムラの関係から、現状および将来的に、走査方向のスリット幅Ｄは３２ｍｍが限界である。従って、本実施例の入射面１５２の設定角度θが、本発明における下限値である。なお、ハーフミラー１５０の設定誤差および測定誤差として２度を見込むので、１８．３度を本発明の下限値とすることができる。
【００５１】
【実施例２】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第２の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．２７７５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−１．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００５２】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００５３】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを２１．３ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２１．３ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１９．２°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２４．２°にすればよいこととなる。
【００５４】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１６．１°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４０．３°、−８．１°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．６％になる。
【００５５】
【実施例３】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第３の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３７に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００５６】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００５７】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２４．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２９．０°にすればよいこととなる。
【００５８】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２１．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、５０．７°、−７．３°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば１．９％になる。
【００５９】
【実施例４】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第４の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４６２５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−２．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６０】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００６１】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１２．８ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１２．８ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２９．４°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３４．４°にすればよいこととなる。
【００６２】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２７．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、６１．９°、−６．９°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば５．１％になる。
【００６３】
従って、本実施例の入射面１５２の設定角度θが、本発明における上限値である。なお、ハーフミラー１５０の設定誤差および測定誤差として２°を見込むので、３６．４を本発明の上限値とすることができる。
【００６４】
【実施例５】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第５の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．２に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２、投影倍率Ｂを−１．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６５】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００６６】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを３２．０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝３２．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１６．２°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２１．２°にすればよいこととなる。
【００６７】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１１．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、３２．７°、−９．７°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図５に示す。図５を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．２％になる。
【００６８】
【実施例６】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第６の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２、投影倍率Ｂを−１．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６９】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７０】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレード１６０の走査方向のスリット幅Ｄを２１．３ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２１．３ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２０．７°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２５．７°にすればよいこととなる。
【００７１】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１７．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４３．２°、８．２°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．８％になる。
【００７２】
【実施例７】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第７の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３２に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１６、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／５、即ち−０．２に設定している。
【００７３】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７４】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２１．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２６．０°にすればよいこととなる。
【００７５】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１８．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４４．７°、−７．３°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば１．１％になる。
【００７６】
【実施例８】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第８の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２２５、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．９、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００７７】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７８】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２９．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３４．０°にすればよいこととなる。
【００７９】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２６．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、６０．７°、−７．３°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図６に示す。図６を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば５．１％になる。
【００８０】
【実施例９】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第８の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１６、投影倍率Ｂを−２．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００８１】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００８２】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１２．８ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１２．８ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２６．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３１．０°にすればよいこととなる。
【００８３】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２３．６°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、５４．６°、−７．４°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば３．１％になる。
【００８４】
以下に、上記実施例の諸元をまとめたものを表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
以上のような諸元で構成される露光装置１で、マスク２００のパターンをプレートＷに縮小投影露光を行えば、最大開口光束内で極めて光強度の偏りの少ない露光条件で結像させることができる。すなわち、結像レンズ１７０の結像倍率をＢ、結像レンズ１７０における射出側の最大開口数をＮＡ２、投影光学系３００における射出側の最大開口数をＮＡ３とした時、以下の数式２乃至数式４を満足する投影露光装置について、特に有効である。
【００８７】
【数２】
【００８８】
【数３】
【００８９】
【数４】
【００９０】
以下、本発明露光装置１を使用した露光動作について説明する。まず、露光に際し、露光装置１のハーフミラー１５０は、角度θの範囲内で予め有用な位置に固定されていても良いし、又は、上述した図示しない駆動装置に駆動され照明条件（例えば、マスキングブレード１６０の開口幅Ｄ）又は露光装置１を構成する光学系の開口数に応じて上記角度θの範囲内で最適な角度θに調節されても良い。露光において、レーザー１１０から発せられた光束は、ビーム成形系１２０によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、オプティカルインテグレータ１３０に入射する。そして、オプティカルインテグレータ１３０を出射する光束は多数の部分光束に分割され２次光源を形成する。２次光源より射出された光束は集光レンズ１４０介してマスキングブレード１５０を均一に照明する。なお、このとき、光束の一部はハーフミラー１５０により反射され、センサ１８２に集光する。
【００９１】
マスキングブレード１５０を通過した光束は結像レンズ１６０を通った後マスク２００の照射面を照明する。
【００９２】
マスク２００を通過した光束は投影光学系３００の結像作用によって、被処理体Ｗ上に所定倍率で縮小投影される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置１であれば、光源部と投影光学系４００は固定して、マスク２００と被処理体Ｗの同期走査してショット全体を露光する。更に、被処理体Ｗのウェハステージをステップして、次のショットに移り、被処理体Ｗ上に多数のショットを露光転写する。
【００９３】
上述した、センサ１８２に入射した光束は当該光束の光量に対応する電気信号に変換され、制御部１８６に送信される。制御部１８６はマスク２００を照明する照度をもとに、かかる光量の変動が所定範囲内になるようにレーザー１１０の光量をフィードバック制御する。
【００９４】
本発明の露光装置１は、ハーフミラー１５０に入射する光束のうち最大開口光線の上線Ｌ１及び下線Ｌ２のハーフミラー１５０に対する入射角度差を少なくしており、透過光束に関する強度分布の偏りの発生を防止する。この結果、露光装置１としてプレートＷ面上に形成される像性能を良好とすることができる。これにより、露光装置１はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００９５】
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９６】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９７】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずにその趣旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明した本発明の露光装置によれば、ハーフミラーに入射する光束のうち最大開口光線の上線及び下線のハーフミラーに対する入射角度差を小さくしているので、透過光束に関する強度分布の偏りの発生を防止する。この結果、露光装置としてプレート面上に形成される像性能を良好とすることができる。これにより、露光装置はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の例示的な露光装置及びその一部である照明装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示す照明装置の光分岐部材近傍を示した一部拡大側面図である。
【図３】 図１に示すハーフミラーの裏面における分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図４】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図５】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図６】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図７】 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】 図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】 従来の照明装置の一部を示す拡大側面図である。
【図１０】 図９に示すハーフミラーの入射面における分光反射率を示した図である。
【符号の説明】
１ 露光装置
１００ 照明装置
１１０ レーザー
１２０ ビーム整形系
１３０ オプティカルインテグレータ
１４０ 集光レンズ
１５０ ハーフミラー
１６０ マスキングブレード
１７０ 結像レンズ
１８０ 光量制御装置
１８２ センサ
１８４ 増幅器
１８６ 制御部
２００ マスク
３００ 投影光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用される露光装置に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラフィ工程において半導体ウェハ用の単結晶基板をステップ・アンド・スキャン投影方式によって露光する露光装置に好適である。
【０００２】
ここで、「ステップ・アンド・スキャン投影方式」は、マスク又はレチクル（なお、特に断らない限り、本出願では「マスク」はこれらを総括するものとする。）に対してウェハを連続的にスキャンさせてマスクのパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動させて、次のショットの露光領域に移動させる投影露光法である。
【０００３】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、マスクパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成することが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光においてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００４】
半導体製造用の代表的な露光装置である投影露光装置は、一般に、レーザーなどの光源とレチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）を照明する照明光学系とを含む照明装置と、マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有する。照明光学系においては、均一な照明領域を得るためにレーザーからの光束を、例えばハエの目レンズなどのオプティカルインテグレータに導入し、オプティカルインテグレータの射出面又はその近傍で形成される複数の光源を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面を照明している。より詳細には、図９を参照するに、オプティカルインテグレータ１３０Ａは集光レンズ１４０Ａを介して走査中の露光領域制限用のマスキングブレード１５０Ａを均一に照明する。そして、マスキングブレード１６０Ａを通過した光束は、図示しない結像レンズを通った後マスクの照射面を照明する。ここで、図９は、従来の照明装置１００Ａの一部を示す拡大側面図である。このような構成において、ウェハの露光面とマスクのパターン面及びマスキングブレード１６０Ａの配置される面は共役な関係になっている。
【０００５】
かかる露光装置において、ウェハ等に転写されるパターンの像質は照明性能、例えば、マスク面やウェハ面での照度分布に大きく影響する。このため、高品位な半導体ウェハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドを提供するためには照明装置において高精度な光量制御（即ち、照度制御）が必要となる。このような光量制御には、集光レンズ１４０Ａ以降の集光光束を光分岐部材（ビームスプリッタハーフミラー）１５０Ａなどで分割させセンサ１８２Ａを介してこれを受光することで、照明領域の光量の変動が所定範囲内になるように光源の光量（即ち、レーザーの出力）をフィードバック制御している。かかる照明装置おいて、センサ１８２Ａの受光面はマスクのパターン面と等価な位置で露光光の照度を検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近の照明装置ではハーフミラーを介した光束の強度分布に偏りを発生させ、有効光源に歪みを生じさせ、かかる照明装置を使用する露光装置は、ウェハ面上における像性能を劣化させ、高品位なデバイスを提供できないという問題があることが分かった。
【０００７】
図９に示すように、ハーフミラー１５０Ａは、反射光束を受光する受光素子１８２が露光光の妨げとなることのないよう光軸ＯＡに垂直な面に対してある程度傾けて配置させている。よって、ハーフミラー１５０Ａの入射面に入射する集光光束のうち、ハーフミラーに対する入射角に最も差が生じるのは、最大開口を示す光線Ｌ１及びＬ２（以下、本出願において光線Ｌ１及びＬ２を最大開口光線の上線Ｌ１及び下線Ｌ２と定義する。）であることが理解される。
【０００８】
ここで、ハーフミラー１５０Ａの材質を石英（波長１９３ｎｍに対する屈折率は１．５６）として、光入射面を無コート状態にしてあれば、このハーフミラー１５０Ａの分光反射率の角度依存特性は、図１０に示すようになる。ここで、図１０は、図９に示すハーフミラー１５０Ａの入射面の分光反射率を示した図である。よって、ハーフミラー１５０Ａの入射面を光軸ＯＡに垂直な面に対して、前後の光学系の開口数（ＮＡ）を考慮した最適な傾角で設定しなければ、ハーフミラー１５０Ａからの反射光束の強度分布の偏りを発生させてしまう。それはすなわち、ハーフミラー１５０Ａからの透過光束の強度分布の偏りを発生させ、有効光源の歪みの原因となり、最終的には露光光束のウェハ面上における像性能の劣化の要因となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、照明光路中に光分岐部材を導入しても、照明光の強度分布の偏りを小さくしたり抑えたりすることができる露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成する為に、本発明の露光装置は、光源から射出された光束を所定の平面に集光する集光光学系と、前記所定の平面からの光束を前記レチクル又はマスクに所定の倍率で結像する結像光学系と、前記レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、前記集光光学系と前記所定の平面との間に設けられ、前記光束の一部を分岐させる光分岐部材と有する露光装置であって、前記光分岐部材の前記分岐のための面と光軸に関し垂直な面との成す角度θ、前記結像光学系の結像倍率Ｂ、当該結像光学系の光出射側における最大開口数ＮＡ２が、１８．３°≦θ≦３６．４°、１．０≦｜Ｂ｜≦２．５、０．１６≦ＮＡ２≦０．２３なる式を満足する。かかる露光装置によれば、光分岐部材に入射する光束のうち最大開口光線の上線及び下線の光分岐部材に対する入射角度差が小さい。よって、かかる光分岐部材を透過した透過光束に関する強度分布の偏りを小さくしたり抑えたりすることができる。また、かかる露光装置は、前記投影光学系の光射出側における最大開口数ＮＡ３が、０．７４≦ＮＡ３≦０．９なる式を更に満足する。
【００１１】
前記露光装置は、前記分岐光束の光量を検出する検出器と、当該検出器の検出結果に基づき前記光源の光量を制御する制御部とを更に有する。かかる露光装置は、被照明領域を照明する光束の光量を検出可能であり、かかる照明領域における照度が所定の範囲内となるように光源の光量をフィードバック制御することができる。前記光分岐部材は入射光を反射することにより前記分岐光束を生成し、当該光分岐部材の前記入射光束を反射する反射面は無コートである。かかる光分岐部材によれば、特に製造コストを上げることなく、反射面として必要なレベルの反射率を確保することができる。
【００１２】
更に、本発明の別の側面としての露光方法は、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の露光装置の前記光分岐部材が光軸に関し垂直な面となす角を前記角度θの範囲内で調節するステップと、前記露光装置を用いて前記レチクル又はマスクを照明するステップとを有する。また、前記露光方法は、前記光分岐部材により分岐された光束の光量を検出するステップと、前記検出ステップにより検出された結果に基づき前記光源の光量を制御するステップとを更に有する。かかる露光方法は、上述した露光装置を使用した露光方法であって、上述した装置と同様の作用を奏する。
【００１３】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１４】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置１及び照明装置１００について説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材を表している。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１及びその一部である照明装置１００の概略構成図である。図２は、図１に示す照明装置１００の光分岐部材１５０近傍を示した一部拡大側面図である。
【００１６】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１００と、マスク２００と、投影光学系３００と、図示しない制御装置とを有する。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン投影露光方式でマスク２００に形成されたパターンをプレートＷ上に露光する走査型投影露光装置である。
【００１７】
本発明において、照明装置１００は、光源部と、照明光学系と、光量制御装置１８０とを有し、転写用パターンが形成されたマスク２００を照明する。
【００１８】
光源部はレーザー１１０とビーム成形系１２０とを有し、照明光学系を照明する光源である。
【００１９】
レーザー１１０は照明光を発光する光源で、本実施例では、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーであるが、波長約２４８ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー等に置換されても良い。また、光源は、例えば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
【００２０】
ビーム整形系１２０は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー１１０からの平行光の断面形状の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。
【００２１】
また、図１には示されていないが、光源部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、公開特許平成３年第２１５９３０号公報の図１に開示されているような、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例えば、Ｐ偏光とＳ偏光）に分岐した後で、光学部材を介して一方の光束を他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系を少なくとも一つ備える光学系を用いることができる。
【００２２】
照明光学系は、レーザー１１０より出射された光束を利用してマスク２００を照明する光学系であり、本実施例では、オプティカルインテグレータ１３０、集光レンズ１４０、光分岐部材（ハーフミラー）１５０、マスキングブレード１６０、結像レンズ１７０とを有する。なお、図１には図示されないが、光源部とオプティカルインテグレータ１３０の間に、集光光学系を設けてもよい。集光光学系は、まず、必要な折り曲げミラーやレンズ等を含み、それを通過した光束をオプティカルインテグレータ１３０に効率よく導入する。例えば、集光光学系は、ビーム成形系１２０の出射面と後述するハエの目レンズとして構成されたオプティカルインテグレータ１３０の入射面とが光学的に物体面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係（かかる関係を本出願ではフーリエ変換の関係と呼ぶ場合がある）になるように配置されたコンデンサーレンズを含み、それを通過した光束の主光線をオプティカルインテグレータ１３０の中心及び周辺のどのレンズ素子に対しても平行に維持する。
【００２３】
オプティカルインテグレータ１３０は、マスク２００に照明される照明光を均一化し、例えば、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成される。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とは光学的に物体面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係であり、出射面又はその近傍に複数の点光源（有効光源）を形成する。
【００２４】
ハエの目レンズは互いの焦点位置がそれと異なるもう一方の面にある図示しないレンズ（レンズ素子）を複数個並べたものである。また、ハエの目レンズを構成する各レンズ素子の断面形状は、各レンズ素子のレンズ面が球面である場合、照明装置の照明領域と略相似である方が照明光の利用効率が高い。これは、ハエの目レンズと照明領域が瞳と像の関係であるからである。
【００２５】
本発明で適用可能なオプティカルインテグレータ１３０はハエの目レンズに限定されず、例えば、各組を構成するシリンドリカルレンズの母線が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイであってもよい。また、ハエの目レンズは光学ロッドに置換される場合もある。光学ロッドは、入射面で不均一であった照度分布を出射面で均一にし、ロッド軸と垂直な断面形状が照明領域とほぼ同一な縦横比を有する矩形断面を有する。なお、光学ロッドはロッド軸と垂直な断面形状にパワーがあると出射面での照度が均一にならないので、そのロッド軸に垂直な断面形状は直線のみで形成される多角形である。その他、ハエの目レンズは、拡散作用をもった回折素子に置換されてもよい。
【００２６】
なお、オプティカルインテグレータ１３０の出射面の直後には、形状及び径を可変とする開口絞り（σ絞り）を設けてもよい。開口絞りは、例えば、円形の開口を有する。選択的に、開口絞りは、例えば、輪帯形状の開口絞りとして構成されてもよいし、４重極形状の開口絞りとして構成されてもよい。かかる開口絞りはマスク２００のパターンを露光する際、限界解像近傍での焦点深度を増加させる変形照明（又は斜入射照明）として効果的である。なお、開口絞りは図示しない制御機構（例えば、露光装置１の図示しない制御装置）に接続され、照明条件に応じ上述した開口径並びに形状を変更可能に構成されることが好ましい。
【００２７】
集光レンズ１４０は、例えば、コンデンサーレンズであって、ハエの目レンズ１３０の出射面近傍で形成された有効光源をできるだけ多く集めてマスキングブレード１６０上で重畳的に重ね合わせマスキングブレード１６０をケーラー照明する。
【００２８】
光分岐部材１５０は反射光束を光量制御装置１８０のセンサ１８２に導入する。光分岐部材１５０は、例えば、ハーフミラー（以下、両者を交換可能に使用する）であって、光軸ＯＡに垂直な面Ａから光源側に所定の角度θで傾けられ配置されている。本発明のハーフミラー１５０は、入射面１５２への入射光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差を出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２がなす角度θを極力小さくしている。より特定的には、ハーフミラー１５０は角度θが１８．３°≦θ≦３６．４°を満たすことを特徴としている。なお、ハーフミラー１５０を配置する角度θは後述する各実施例においてより詳細に理解されるであろう。
【００２９】
ハーフミラー１５０は部材の厚みを考慮すると、典型的に、入射面１５２と、当該入射面１５２と部材の厚みを介し対抗する裏面１５４とを有する。本実施形態において入射面１５２は無コートで、裏面１５４には一般的な反射防止膜が施されている。図３を参照するに、一般的な反射防止膜は裏面１５４の法線に対する光線入射角が０°から６０数°までにわたって反射率が低く、特に０°から４０数°の範囲に渡ってきわめて反射率が低い。ここで、図３は、ハーフミラー１５０の裏面１５４における分光反射率の角度依存特性を示す図である。従って、一般的な反射防止膜はあくまでも反射防止の目的で使用できるが、照度検出のために裏面１５４を反射面として用いるには相応しくない。そこで、本実施形態における入射面１５２には、特に製造コストを上げることなく、照度検出用反射面として必要なレベルの反射率を確保できるようにするために、入射面１５２を無コート状態にしている。
【００３０】
なお、ハーフミラー１５０は、当業界周知のいかなる技術をも適用可能でありここでの詳細な説明は省略する。また、ハーフミラー１５０は手動で上述した角度θを調節するものとしてもよいが、図示しない駆動装置に接続され照明条件及び露光装置１の構成に応じて角度θを調節可能とする構成であってもよい。かかる構成において、駆動装置は、例えば、露光装置１の図示しない制御装置に制御されてハーフミラー１５０の所定の角度θを調節することができる。
【００３１】
マスキングブレード１６０は被照射面であるマスク２００（更には、プレートＷ）面上の露光範囲を制限している。マスキングブレード１６０は、例えば、４枚の可動な遮光板から成り略矩形の開口を形成することで、矩形の照明領域を形成する。ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、一般的に、かかる照明領域の短手方向が走査方向と一致するように構成されている。
【００３２】
結像レンズ１７０は、例えば、コンデンサーレンズであって、マスキングブレード１６０の開口形状を被照射面であるマスク２００上に所定の結像倍率で結像している。
【００３３】
光量制御装置１８０はハーフミラー１５０で反射された光束の光量を検出し、かかる検出結果を基にレーザー１１０の出力を制御する。光量制御装置１８０は、典型的に、センサ１８２と、制御部１８６とを有する。センサ１８２及び制御部１８６は電気的に接続されると共に、制御部１８６はレーザー１１０とも電気的に接続されている。
【００３４】
センサ１８２は光量を検出する検出器である。センサ１８２はハーフミラー１５０によって反射された光束の集光点Ｐに図示しない検出面が位置するように配置されている。上述したように、センサ１８２は制御部１８６と電気的に接続されており、検出面に入射した光束の光量はデジタル信号に変換され、かかるデジタル信号は制御部１８６に出力される。なお、センサ１８２は当該周知のいかなる構成のセンサをも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。なお、図１に示すように、センサ１８２は、センサ１８２と制御部１８６の間に、増幅器１８４をそなえてもよい。かかる構成において、センサ１８２から出力された信号は増幅され制御部１８６に出力されるため、微小な光量の変化でさえ効果的に信号を出力することができる。
【００３５】
制御部１８６は、典型的に、ＣＰＵとメモリを有し、センサ１８２の検出結果を基にレーザー１１０の出力を制御し、適切となるように変更する。なお、光量制御装置１８０の制御部１８６は、後述する露光装置１の図示しない制御装置にその機能を代替されてもよく、かかる構成において光量制御装置１８０の制御部１８６は省略可能である。
【００３６】
ＣＰＵはＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。また、メモリはＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、検出された光量に対応するレーザーの出力を決定するファームウェアを格納する。なお、上述した機能を達成可能であるならば、光量制御装置１８０の制御部の構成はかかる記述に限定されるものではない。当然、当業者が想達可能ないかなる技術も適用可能である。
【００３７】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレートＷ上に投影される。プレートＷは、被処理体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレートＷとは光学的に共役の関係に配置される。本実施形態の露光装置１はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク２００とプレートＷを走査することによりマスク２００のパターンをプレートＷ上に転写する。
【００３８】
マスクステージは、マスク２００を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、光軸と直交する方向にマスクステージを駆動することでマスク２００を移動することができる。露光装置１は、マスク２００とプレートＷを図示しない制御装置によって同期した状態で走査する。
【００３９】
投影光学系３００は、マスク２００に形成されたパターンを経た光束をプレートＷ上に結像する。投影光学系３００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ数）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００４０】
プレートＷは、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。プレートＷにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４１】
プレートＷは図示しないウェハステージに支持される。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用して光軸と直交する方向にプレートＷを移動する。マスク２００とプレートＷは、例えば、同期して走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４２】
更に、ウェハステージはプレートＷを焦点深度の範囲内で光軸方向に移動させ、プレート４００の結像位置を調節する。露光装置１は、光軸方向において異なる位置に配置されたプレートＷに対して露光を複数回行うことにより、焦点深度内における結像性能のばらつきをなくすことができる。かかる機能は、光軸方向に伸びる図示しないラックと、ウェハステージに接続されてラック上を移動可能な図示しないピニオンと、ピニオンを回転させる手段など、当業界で周知のいかなる技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４３】
図示しない制御装置は、典型的に、ＣＰＵとメモリを有し、露光装置１を制御する。制御装置は、照明装置１００、図示しないマスクステージ、図示しないウェハステージと電気的に接続されている。本実施例において、制御装置は照明装置１００、マスクステージ、ウェハステージを露光に対応して、それぞれ適切となるように変更及び移動する。ＣＰＵはＭＰＵなど名前の如何を問わず、いかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。また、メモリはＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。なお、上述した機能を達成可能であるならば、露光装置の制御装置の構成はかかる記述に限定されるものではない。当然、当業者が想達可能ないかなる技術も適用可能である。
【００４４】
【実施例】
【実施例１】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第１の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．１８５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−１．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００４５】
本実施例は、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００４６】
図２において、ハーフミラー１５０の入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から集光レンズ１４０の集光点位置までの距離をＬ、マスキングブレード１６０の走査方向（即ち、開口の短手方向）のスリット幅をＤ、集光レンズ１４０の最大開口光線と光軸ＯＡとの成す角をα、入射面１５２が光軸ＯＡに垂直な面との成す角度をβとして、入射面１５２からの反射光の集光点Ｐが、最軸外の最大開口光線上に位置している。かかる条件において、以下に示す数式１が成り立つ。
【００４７】
【数１】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを３２．０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝３２．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１５．３°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２０．３°にすればよいこととなる。
【００４９】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１０．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、３１．０°、−９．５°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図４に示す。図４を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分（図中、ＲＳで表示）とＰ偏光成分（図中、ＲＰで表示）の平均値差ΔＲＭで表せば０．２％になる。
【００５０】
マスキングブレード１６０のスリットをスキャンさせる時の、速度と照度ムラの関係から、現状および将来的に、走査方向のスリット幅Ｄは３２ｍｍが限界である。従って、本実施例の入射面１５２の設定角度θが、本発明における下限値である。なお、ハーフミラー１５０の設定誤差および測定誤差として２度を見込むので、１８．３度を本発明の下限値とすることができる。
【００５１】
【実施例２】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第２の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．２７７５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−１．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００５２】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００５３】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを２１．３ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２１．３ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１９．２°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２４．２°にすればよいこととなる。
【００５４】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１６．１°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４０．３°、−８．１°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．６％になる。
【００５５】
【実施例３】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第３の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３７に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００５６】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００５７】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２４．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２９．０°にすればよいこととなる。
【００５８】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２１．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、５０．７°、−７．３°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば１．９％になる。
【００５９】
【実施例４】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第４の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４６２５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１８５、投影倍率Ｂを−２．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．７４、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６０】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００６１】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１２．８ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１２．８ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２９．４°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３４．４°にすればよいこととなる。
【００６２】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２７．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、６１．９°、−６．９°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば５．１％になる。
【００６３】
従って、本実施例の入射面１５２の設定角度θが、本発明における上限値である。なお、ハーフミラー１５０の設定誤差および測定誤差として２°を見込むので、３６．４を本発明の上限値とすることができる。
【００６４】
【実施例５】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第５の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．２に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２、投影倍率Ｂを−１．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６５】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００６６】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを３２．０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝３２．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは１６．２°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２１．２°にすればよいこととなる。
【００６７】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１１．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、３２．７°、−９．７°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図５に示す。図５を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．２％になる。
【００６８】
【実施例６】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第６の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２、投影倍率Ｂを−１．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００６９】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７０】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレード１６０の走査方向のスリット幅Ｄを２１．３ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２１．３ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２０．７°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２５．７°にすればよいこととなる。
【００７１】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１７．５°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４３．２°、８．２°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば０．８％になる。
【００７２】
【実施例７】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第７の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．３２に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１６、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／５、即ち−０．２に設定している。
【００７３】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７４】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２１．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは２６．０°にすればよいこととなる。
【００７５】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは１８．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、４４．７°、−７．３°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば１．１％になる。
【００７６】
【実施例８】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第８の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４５に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．２２５、投影倍率Ｂを−２．０に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．９、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００７７】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００７８】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１６.０ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１６．０ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２９．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３４．０°にすればよいこととなる。
【００７９】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２６．７°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、６０．７°、−７．３°となる。このときのハーフミラー１５０による分光反射率の角度依存特性を図６に示す。図６を参照するに、本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば５．１％になる。
【００８０】
【実施例９】
図１及び図２を参照するに、本発明に係る第８の実施例について説明する。本実施例は、集光レンズ１４０の射出側開口数ＮＡ１を０．４に設定し、結像レンズ１７０の射出側開口数ＮＡ２を０．１６、投影倍率Ｂを−２．５に設定している。また、投影光学系３００の射出側最大開口数ＮＡ３が０．８、投影倍率Ｂ３を−１／４、即ち−０．２５に設定している。
【００８１】
本実施例も実施例１と同様、入射面１５２への入射光線の上線と下線の反射率差を、出来るだけ小さくするために、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θを、極力小さくしようとしている例である。
【００８２】
ここで、入射面１５２が、光軸ＯＡと交わる位置から軸上光束の集光点位置までの距離Ｌを１００ｍｍ、マスキングブレードの走査方向のスリット幅Ｄを１２．８ｍｍに選べば、ハーフミラー１５０をマスキングブレード１６０に機械的に干渉させない状態で、ウェハ１０側の照射スリット幅を２６ｍｍ×８ｍｍの投影露光装置にすることが出来る。かかる条件、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝１２．８ｍｍを数式１に代入し、数値代入法でβに関する方程式を解くと、βは２６．０°となる。そして、センサ１８２及び光学系の鏡筒が、有効光線を遮らないようにするための余裕角を５°見込めば、光軸ＯＡに垂直な面に対する入射面１５２の設定角度θは３１．０°にすればよいこととなる。
【００８３】
上記の最大開口数の設定より、集光レンズ１４０の最大開口光線が光軸ＯＡと成す角度αは２３．６°である。よって、入射面１５２の法線に対して、集光レンズ１４０の最大開口光線における上線Ｌ１と下線Ｌ２の成す角度はそれぞれ、５４．６°、−７．４°となる。本実施例における最大開口光線の上線Ｌ１と下線Ｌ２の反射率差をＳ偏光成分とＰ偏光成分の平均値差ΔＲＭで表せば３．１％になる。
【００８４】
以下に、上記実施例の諸元をまとめたものを表１に示す。
【００８５】
【表１】
以上のような諸元で構成される露光装置１で、マスク２００のパターンをプレートＷに縮小投影露光を行えば、最大開口光束内で極めて光強度の偏りの少ない露光条件で結像させることができる。すなわち、結像レンズ１７０の結像倍率をＢ、結像レンズ１７０における射出側の最大開口数をＮＡ２、投影光学系３００における射出側の最大開口数をＮＡ３とした時、以下の数式２乃至数式４を満足する投影露光装置について、特に有効である。
【００８７】
【数２】
【数３】
【数４】
以下、本発明露光装置１を使用した露光動作について説明する。まず、露光に際し、露光装置１のハーフミラー１５０は、角度θの範囲内で予め有用な位置に固定されていても良いし、又は、上述した図示しない駆動装置に駆動され照明条件（例えば、マスキングブレード１６０の開口幅Ｄ）又は露光装置１を構成する光学系の開口数に応じて上記角度θの範囲内で最適な角度θに調節されても良い。露光において、レーザー１１０から発せられた光束は、ビーム成形系１２０によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、オプティカルインテグレータ１３０に入射する。そして、オプティカルインテグレータ１３０を出射する光束は多数の部分光束に分割され２次光源を形成する。２次光源より射出された光束は集光レンズ１４０介してマスキングブレード１５０を均一に照明する。なお、このとき、光束の一部はハーフミラー１５０により反射され、センサ１８２に集光する。
【００９１】
マスキングブレード１５０を通過した光束は結像レンズ１６０を通った後マスク２００の照射面を照明する。
【００９２】
マスク２００を通過した光束は投影光学系３００の結像作用によって、被処理体Ｗ上に所定倍率で縮小投影される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置１であれば、光源部と投影光学系４００は固定して、マスク２００と被処理体Ｗの同期走査してショット全体を露光する。更に、被処理体Ｗのウェハステージをステップして、次のショットに移り、被処理体Ｗ上に多数のショットを露光転写する。
【００９３】
上述した、センサ１８２に入射した光束は当該光束の光量に対応する電気信号に変換され、制御部１８６に送信される。制御部１８６はマスク２００を照明する照度をもとに、かかる光量の変動が所定範囲内になるようにレーザー１１０の光量をフィードバック制御する。
【００９４】
本発明の露光装置１は、ハーフミラー１５０に入射する光束のうち最大開口光線の上線Ｌ１及び下線Ｌ２のハーフミラー１５０に対する入射角度差を少なくしており、透過光束に関する強度分布の偏りの発生を防止する。この結果、露光装置１としてプレートＷ面上に形成される像性能を良好とすることができる。これにより、露光装置１はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００９５】
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９６】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９７】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずにその趣旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明した本発明の露光装置によれば、ハーフミラーに入射する光束のうち最大開口光線の上線及び下線のハーフミラーに対する入射角度差を小さくしているので、透過光束に関する強度分布の偏りの発生を防止する。この結果、露光装置としてプレート面上に形成される像性能を良好とすることができる。これにより、露光装置はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の例示的な露光装置及びその一部である照明装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示す照明装置の光分岐部材近傍を示した一部拡大側面図である。
【図３】 図１に示すハーフミラーの裏面における分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図４】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図５】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図６】 図１に示すハーフミラーによる分光反射率の角度依存特性を示す図である。
【図７】 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】 図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】 従来の照明装置の一部を示す拡大側面図である。
【図１０】 図９に示すハーフミラーの入射面における分光反射率を示した図である。
【符号の説明】
１ 露光装置
１００ 照明装置
１１０ レーザー
１２０ ビーム整形系
１３０ オプティカルインテグレータ
１４０ 集光レンズ
１５０ ハーフミラー
１６０ マスキングブレード
１７０ 結像レンズ
１８０ 光量制御装置
１８２ センサ
１８４ 増幅器
１８６ 制御部
２００ マスク
３００ 投影光学系
Claims (8)
- 光源から射出された光束を所定の平面に集光する集光光学系と、
前記所定の平面からの光束をレチクル又はマスクに所定の倍率で結像する結像光学系と、
前記レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、
前記集光光学系と前記所定の平面との間に設けられ、前記光束の一部を分岐光束として分岐させる光分岐部材とを有する露光装置であって、
前記光分岐部材の光分岐のための面と光軸に関し垂直な面との成す角度θ、前記結像光学系の結像倍率Ｂ、当該結像光学系の光射出側における最大開口数ＮＡ２が、以下に示す式を満足する露光装置
１８．３°≦ θ ≦ ３６．４°
１．０ ≦ ｜Ｂ｜ ≦ ２．５
０．１６ ≦ ＮＡ２ ≦ ０．２３ 。 - 前記投影光学系の光射出側における最大開口数ＮＡ３が以下に示す式を満足する請求項１記載の露光装置
０．７４ ≦ ＮＡ３ ≦ ０．９ 。 - 光源から出射された光束をレチクル又はマスクを均一に照明するためのオプティカルインテグレータに照射する照射光学系と、
前記オプティカルインテグレータから出射された光束を所定の平面に集光する集光光学系と、
前記所定平面からの前記光束を前記レチクル又はマスクに所定の倍率で結像する結像光学系と、
前記レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に投影する投影光学系と、
前記集光光学系と前記所定の平面との間に設けられ、分岐光束を生成する光分岐部材とを有し、当該分岐光束を前記被処理体における照度測定用の検出光束として使用する露光装置であって、
前記光分岐部材の光分岐のための面と光軸に関し垂直な面との成す角度θ、前記結像光学系の結像倍率Ｂ、当該結像光学系の光出射側における最大開口数ＮＡ２、前記投影光学系の光出射面側における最大開口数ＮＡ３が以下に示す式を満足する露光装置
１８．３° ≦ θ ≦ ３６．４°
１．０ ≦ ｜Ｂ｜ ≦ ２．５
０．１６ ≦ ＮＡ２ ≦ ０．２３
０．７４ ≦ ＮＡ３ ≦ ０．９ 。 - 前記分岐光束の光量を検出する検出器と、当該検出器の検出結果に基づき前記光源の光量を制御する制御部とを更に有する請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の露光装置。
- 前記光分岐部材は入射光を反射することにより前記分岐光束を生成し、当該光分岐部材の前記入射光束を反射する反射面は無コートである請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の露光装置。
- 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置の前記光分岐部材における光分岐のための面が光軸と垂直な面と成す角を前記角度θの範囲内で調節するステップと、
前記露光装置を用いて前記レチクル又はマスクを照明するステップとを有する露光方法。 - 前記露光方法は、前記分岐光束の光量を検出するステップと、
前記検出ステップにより検出された結果に基づき前記光源の光量を制御するステップとを更に有する請求項６記載の露光方法。 - 請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光する工程と、
前記投影露光された被処理体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイス製造方法。
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